E. Becker

Die immer häufigere Anwendung von Stoßwellenrohren in der aerodynamischen Forschung hat in besonderem Maße das Interesse an einer bestimmten Art von kompressiblen, instationären Grenzschichten geweckt, die an der Wand eines Stoßwellenrohres durch darüber hin wegstreichende Verdichtungsstöße oder Verdünnungswellen erzeugt werden. Ähnliche Grenzschichten spielen auch in der als "Rohrwindkanal" bekanntgewordenen Versuchseinrichtung eine Rolle. In beiden Fällen stört das Anwachsen der Grenzschichten die zeitliche Stationarität des Vorgangs im Stoßwellenrohr bzw. Rohrwindkanal. Grundlage einer Berechnung dieser Störungen ist die Kenntnis der Grenzschichtentwicklung hinter Verdichtungsstößen bzw. in und hinter Expansionswellen. Die Arbeit behandelt theoretische und experimentelle Ergebnisse zu diesem Problem. Grenzschichten der erwähnten Art sind Sonderfälle einer allgemeineren Klasse von instationären Grenzschichten, bei denen die Orts-Zeit-Abhängigkeit der Außenströmung speziell so beschaffen ist, daß durch eine einfache Koordinatentransformation die Zahl der unabhängigen Variablen in der Gleichung für die Stromfunktion der laminaren Grenzschicht von drei auf zwei reduziert werden kann. Vorausgesetz.t ist hierbei konstante Prandtlzahl Pr und konstante spezifische Wärme cp sowie ideales Gas. Diese Gleichung für die Stromfunktion wird besonders einfach für die Grenzschicht hinter einer an einer ebenen Wand in ruhendes Gas laufenden konzentrierten Welle (Verdichtungsstoß oder fiktive, unstetige Verdünnungswelle). Für schwache Wellen läßt sich die Gleichung hier durch eine Reihenentwicklung lösen, deren erstes Glied der Grenzschicht an einer ruckartig in Bewegung gesetzten ebenen Wand entspricht ("Rayleighproblem"). Für stärkere Wellen ist eine numerische Lösung erforderlich. Die laminare Grenzschicht in einer Expansionswelle, die als scharfe Unstetigkeit entstanden ist und unter stetiger Verbreiterung längs einer ebenen Wand in ruhendes Gas hineinläuft, läßt sich ebenfalls durch eine Reihenentwicklung der Stromfunktion berechnen. Das erste Glied dieser Reihe entspricht der Grenzschicht an einer mit konstanter Beschleunigung in Bewegung gesetzten ebenen Wand. Für beide Fälle, die unstetige und die stetige Welle, werden numerische Ergebnisse für das Geschwindigkeits- und Temperaturprofil, für die Wandschubspannung, den Wärmeübergang und die Grenzschichtdicke mitgeteilt. Abgesehen von diesen beiden Lösungen sind keine weiteren Lösungen der Grenzschichtgleichungen für die behandelte Klasse von Strömungen bekannt. Die vollständige Strömung im Stoßwellenrohr bzw. Rohrwindkanal läßt sich nur angenähert durch Integralverfahren behandeln. Dies gilt auch für die turbulente Grenzschicht. Hier werden nach dem Impulsverfahren unter plausiblen Annahmen für die Wandschubspannung gewonnene Ergebnisse für die Grenzschicht hinter einer konzentrierten Welle und für diejenige in und hinter einer stetigen Expansionswelle mitgeteilt.

WGL-Tagung, Stuttart, 1958

Conference Abstract

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 1 Seiten

Jahrbuch der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Luftfahrt 1958; S.81-81; 1958; Braunschweig : Vieweg

NA

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1959